Роботы становятся прецизионными инструментами

Роботы используются в современном производстве до тех пор, пока они не столкнутся с цельной сталью или сложными траекториями фрезерования. Тогда-то и начинается сильное землетрясение. Поскольку стандартные промышленные роботы обладают гибкостью, им не хватает жесткости. Именно здесь на помощь приходит совместная разработка Siemens и Института производственных технологий и передовых материалов им. Фраунгофера (IFAM) в Штаде: новый гибридный привод, который буквально дает роботам новую мощность без ущерба для точности. Эта разработка принесла Стефану Хансену и Тобиасу Хаманну из Fraunhofer IFAM и Свену Таухманну и Дэвиду Битерольфу из Siemens в этом году награду «Изобретатель года» в категории «Открытые инновации». Дэвид Битерольф объясняет идею своим соизобретателям

Совместная работа — залог точности

Концепция основана на сочетании двух принципиально разных типов привода: прямые приводы работают с высокой точностью и скоростью, но если использовать их в качестве единственной системы привода, они станут слишком тяжелыми и дорогими. Непрямые приводы надежны и мощны, но менее чувствительны. Благодаря интеллектуальному объединению обеих систем в одной трансмиссии гибридный привод создан, который предлагает лучшее из обоих. В результате получился робот, который сохраняет стабильность и низкий уровень вибраций даже при высоких скоростях подачи, что приближается к точности классических станков.

Четыре ума, одна идея

Это нововведение стало возможным благодаря совместному опыту четырех исследователей из промышленности и науки. В то время как Хансен и Хаманн предоставили научные основы и логику управления, Таухманн и Битерольф поделились многолетними промышленными и прикладными знаниями в области робототехники. Siemens и Fraunhofer уже давно связывают доверительные партнерские отношения, сотрудничая в реализации совместных проектов, некоторые из которых финансируются государством. Это позволяет обеим сторонам объединить свои ресурсы. «Кроме того, у нас хорошая личная химия, поэтому мы создаем рабочую среду, в которой мы можем быстро опробовать и реализовать новые идеи», — объясняет Таухманн.

Свен Таучманн (Siemens Digital Industries, управление движением, безопасность и пользовательские технологии)

Где аддитивное встречается с субтрактивным — два процесса, один робот

Это изобретение позволяет роботу работать как аддитивно (добавление материала), так и субтрактивно (удаление материала) — другими словами, мы имеем 3D-печать и фрезерование твердых материалов, таких как сталь, в одной системе. Компонент создается слой за слоем, а затем профессионально обрабатывается без необходимости повторного зажима или замены станков. В конечном итоге робот становится своего рода швейцарским армейским ножом для производства — в зависимости от поставленной задачи он может печатать, фрезеровать или ремонтировать», — объясняет Дэвид Битерольф. Это не только экономит время, энергию и затраты, но и пространство на производстве. В то же время процессы становятся более гибкими и устойчивыми, что является важным шагом на пути к ресурсоэффективным производственным системам.

Дэвид Битерольф (система управления движением Siemens Digital Industries, Mechatronic Support)

От лаборатории до применения

Инновация уже давно вышла из стадии исследований и уже тестируется в первоначальных пилотных проектах с промышленными партнерами. Основная цель — продемонстрировать, что роботы с новым приводом могут надежно следовать траекториям даже при выполнении сложных задач обработки. Это открывает новые возможности для малых и средних предприятий: благодаря более компактным и эффективным производственным ячейкам можно переосмыслить процессы или раскрыть неиспользованный потенциал автоматизации. Одним из примеров является объединение аддитивных и субтрактивных процессов в одной роботизированной ячейке.

Стефан Хансен (стадион Fraunhofer IFAM Stade, автоматизация и производство)

Что движет разработчиками

«Реальные проблемы клиентов — лучшее вдохновение для новых идей», — говорит Битерольф. Для компании Tauchmann командный дух имеет решающее значение. «Если вы хорошо координируете свои действия на поле, вы забиваете лучшие голы». В частности, Hansen ценит сочетание исследований и развития молодых талантов: «Наставничество молодых коллег в течение нескольких лет и совместное достижение результатов невероятно мотивируют». А для Хаманна эта награда стала воплощением детской мечты: «Изобретатель — это не та профессия, на которую можно претендовать. Это качество, которое можно заслужить и носить с гордостью», — объясняет он.

Тобиас Хаманн (Fraunhofer IFAM Stade, автоматизация и производственная инженерия)

Взгляд в будущее

Новая архитектура привода открывает революционные возможности в управлении осями роботов. В настоящее время партнеры работают над оптимизацией алгоритма и изучают, как гибридный принцип можно перенести на другие классы машин. Цель — создание промышленных роботов нового поколения, сочетающих максимальную точность траектории с точностью, универсальностью и устойчивостью в процессах фрезерования и нанесения. Это пример того, как тесное сотрудничество между исследователями и промышленностью расширяет технологические границы.

Робот в действии

Исследовательская деятельность Фраунгофера IFAM

Дополнительную информацию о продукте «Run MyRobot/Direct Control» (включая контактную форму) можно найти